一種超低屈強比冷軋雙相鋼及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼鐵材料技術領域，特別是提供了一種超低屈強比冷乳雙相鋼DP780 及其制造方法，沖壓性能優良，通過柔性連退工藝參數來控制顯微組織，從而在提高冷乳雙 相鋼強塑性的同時，獲得超低屈強比，利于后續汽車行業的深加工。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著全球能源與環境危機的日益加劇，節能減排已成為當代汽車設計和 制造所面臨的重要課題。同時汽車車身輕量化的不斷發展與乘客安全性要求的不斷提高， SOOMPa及以上級別的超高強度鋼已越來越多的應用于中高級轎車結構件及加強件中，以達 到節能減排和提高整車碰撞安全性效果。而冷乳雙相鋼因其具有屈服強度低、抗拉強度高、 加工硬化能力強、總延伸率和均勻延伸率大、易沖壓成形、良好的塑性和韌性匹配等諸多優 點，倍受汽車工業界的青睞。1994年-1998年實施的"ULSAB"項目中，車體上的高強度鋼板 和先進高強鋼板的使用率達到90%，其中雙相鋼的使用率為22%。2011年初，國際鋼鐵協 會又提出了 "未來鋼車身"（FSV)項目，高強度鋼和先進高強度鋼的使用率到達了 97%，而 雙相鋼的使用率則達到了 31%。近幾年，國際汽車廠商在新開發的車型上，應用超高強鋼 板的比例已經達到20%左右，國際獲獎車型高強度鋼板使用比例普遍在70%左右，國內的 歐、美、日、韓系及自主品牌新車型高強度鋼板采用率也逐年增加。
[0003]目前國內外SOOMPa級冷乳雙相鋼在化學成分上的主要特點是低碳低合金。主要 合金元素以Si、Μη為主，根據生產工藝及使用要求不同，還加入適量的Cr、Mo、V、Nb等元 素，組成了以Si-Mn系、Si-Mn-Cr系、Si-Mn-Nb系、Si-Mn-V系、Mn-Mo系、Si-Mn-Cr-V系 和Mn-Si-Cr-Mo系為主的雙相鋼系列。但是Mo元素價格昂貴，生產成本高，其中Si-Mn-Cr 系應用最廣，但是Cr合金元素的加入使得工藝窗口較窄，增加了生產過程中工藝控制的難 度，對設備能力及控制水平要求較高，工藝的波動對最終性能的影響較大，這對沖壓成型是 不利的，不利于工業化生產。Si-Mn系淬透性較差，連退快冷段冷速不夠，從而易存在少量貝 氏體，影響成形性能。同時添加Nb、V所產生的析出強化作用，在增加抗拉強度的同時，屈服 強度也顯著增加。為了控制屈服強度和減少回彈，需要改進和優化連續退火工藝參數，從而 才能獲得最佳的力學性能。通過科技查新檢索到的關于冷乳雙相鋼DP780的專利如下：
[0004] 表1國內外DP780專利與本發明對照
[0005]
[0006] 本發明與其他公布的發明相比（表1)，成分簡單，低碳低錳添加少量Nb。工藝窗 口寬，且組織中含有少量殘余奧實體，降低了屈強比，改善了回彈性能和沖壓性能，提高了 雙相鋼的綜合性能。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于提供一種超低屈強比冷乳雙相鋼DP780及其制造方法，。實現 了低成本、低屈服強度、低屈強比、高延伸率及成形性能良好。
[0008] 本發明采用簡單的化學成分設計，結合熱乳形變熱處理TMCP工藝、柔性連續退火 工藝獲得了細晶鐵素體、島狀馬氏體和5~7%的殘余奧氏體的顯微組織，從而在提高冷乳 雙相鋼強塑性的同時降低屈強比，便于后續的沖壓成型。
[0009] 本發明在成分設計時采用相變強化為主，結合固溶強化、細晶強化、析出強化的復 合強化方式。通過分析各主要合金元素的作用和對相變行為的影響，同時在成分設計時綜 合考慮易成型、低回彈、高強塑性、良好的焊接性能、低成本等因素。本發明的含殘余奧氏體 的冷乳雙相鋼DP780主要考慮添加的合金元素有C、Si、Mn、Al、Nb等。這種780MPa級良好 沖壓性能、低工藝敏感性、超低屈強比（YS/TS< 0. 5)冷乳雙相鋼DP780的內控化學成分 C0. 13 ~0. 18%，Si0. 30 ~0. 60%，Μη1. 7 ~2. 0%，A1 0. 02% -0. 070%，Nb0. 02 ~ 0. 05%，余量為Fe和其他不可避免的雜質。冶煉成合格的鑄坯。
[0010] 本發明冷乳雙相鋼熱乳時采用常規工藝，將鋼坯隨爐加熱至1150~1250Γ，保溫 1. 5~3h，隨后進行熱乳，粗乳開乳溫度控制為1050~1100°C，精乳開乳溫度控制為950~ 1000 °C，精乳終乳溫度控制為850~880 °C，卷取溫度控制為640~680 °C。
[0011] 冷乳雙相鋼板進行酸洗、冷乳，冷乳累積壓下率50~70%，乳制成厚度為 0. 8-1. 5mm的鋼板，但不限于此厚度；
[0012] 冷乳雙相鋼板進行連續退火：在連續退火過程中首先在780_840°C溫度下等溫 保持90~120s，經過20~30s的緩冷時間，緩慢冷卻到680~740°C，然后控制冷速在 45彡Vc彡66°C/s范圍內，快速冷卻至馬氏體點Ms以下，約270-330°C，在該溫度下繼續等 溫保持300-450S;終冷處理溫度為100~170°C，時間為100~130s，然后冷至室溫。
[0013] 成品矯直延伸率彡1. 0% ;
[0014] 冷乳雙相鋼的顯微組織特征是，鐵素體（α)+馬氏體（M)變為鐵素體（α)+馬氏 體（Μ)+5~7%殘余奧氏體（RA.)，在獲得高強度的同時獲得好的塑性和超低屈強比。
[0015] 雙相鋼退火試樣的力學性能：其中Rel= 389~435MPa，Rm= 830~882MPa， YS/TS= 0· 44 ~0· 51，A50= 20 ~22. 3%，Agt= 11. 5 ~15. 5%，η= 0· 17 ~0· 21，r= 0. 68~0. 98。屈強比均在0. 4~0. 51的較低范圍內，而且各實施例鋼的力學性能波動不 大，退火工藝敏感性不強，工藝窗口寬，適合于工業化生產。
[0016] 采用光學顯微鏡對本發明的實施例冷乳雙相鋼的顯微組織進行觀察發現，其組織 為典型的鐵素體+島狀馬氏體+少量殘余奧氏體的雙相組織，組織晶粒度為11~12級。
[0017] 實施例和附圖顯示，本發明冷乳雙相鋼具有初始加工硬化率高、超低屈強比，避免 變形開裂和零件表面起皺等優良沖壓性能，可廣泛用于車身碰撞安全件和內部結構件，并 達到減重、減排節能的效果。隨著汽車輕量化的發展，該鋼具有良好的市場前景。
[0018] 本發明的主要技術創新點如下：
[0019] 1.本方法成分系簡單，在C-Si-Mn系成分基礎上采用Nb微合金化處理；提高鋼中 的馬氏體含量的同時適當細化晶粒，保證雙相鋼DP780具有良好的綜合力學性能。
[0020] 2.本方法通過柔性連退工藝技術，引入一定量的（5~7 %左右）殘余奧氏體，使 得雙相鋼組織由傳統的鐵素體（α)+馬氏體（M)變為鐵素體（α)+馬氏體（M) +殘余奧氏 體（RA.)。利用5~7%的殘余奧氏體組織在應力作用下發生TRIP效應，對提高材料的成 型性能和回彈性能起著重要的作用。
[0021] 3.退火工藝敏感性不強，且雙相區退火溫度可以在780-840°C較寬的溫度范圍內 達到力學性能的要求，工藝窗口寬，適合于工業化生產。
[0022] 4.本發明的DP780具有超低屈強比、高伸長率、高應變硬化能力、高η值等性能特 點，各方面綜合性能優良。其中Rel= 389~435MPa，Rm= 830~882MPa，YS/TS= 0. 44~ 0· 51，Am= 20 ~22. 3%，Agt= 11. 5 ~15. 5%，η= 0· 17 ~0· 21，r= 0· 68 ~0· 98。
【附圖說明】
[0023] 圖1為試樣臨界退火溫度Ta= 780°C時經硝酸酒精腐蝕后的金相形貌（500X)。
[0024] 圖2為試樣臨界退火溫度Ta= 780°C時的彩色金相形貌（500X)。
[0025] 圖3為試樣臨界退火溫度Ta= 800°C時的彩色金相形貌（500X)。
[0026] 圖4為臨界退火溫